بخشی از مقاله
چکیده
ناحیه تماس، ناحیه مرزی بین سنگدانه و خمیر سیمان است که نقش مهمی در نفوذپذیزی، دوام و مقاومت بتن دارد. ناحیه تماس دارای میکرو ساختاری متفاوت با خمیر سیمان بوده و دارای تخلخل و ریز ترکهای بیشتری است. ضخامت ناحیه تماس، تابع نوع الیاف، نوع سیمان، نوع پوزولان مصرفی، نسبت آب به سیمان و سن بتن می باشد. نظر برخی از محققین در این مورد متفاوت می باشد. بطوریکه بعضی معتقدند دوده سیلیسی ناحیه تماس را تقویت میکند. اما به نظر میرسد دوده سیلیسی با اثر فیلری، پوزولانی و خاصیت کریستالی شدن موجب بهبود خواص ناحیه تماس الیاف و ماتریس می گردد.
در این مقاله به منظور بررسی اثر دوده سیلیسی بر تقویت ناحیه تماس علاوه بر مقایسه نتایج آزمایش های مقاومت خمشی و طاقت خمشی در مخلوط های بتن الیافی - ۵/۰ درصد - و بتن الیافی حاوی دوده سیلیسی - ۰۱ درصد وزنی سیمان - ، از عکسهای ناحیه تماس الیاف و شبکه بتن هر دو نوع نمونه الیافی نیز استفاده شده است که نتایج بیانگر اثر مثبت دوده سیلیسی بر بهبود خواص ناحیه تماس الیاف و شبکه بتن می باشد.
۱- مقدمه
ناحیه تماس به اسامی مختلف مانند لایه مرزی یا منطقه انتقالی نامیده می شود . این ناحیه بین خمیر سیمان و سطح سنگدانه یا الیاف و یا میلگرد بوجود می آید . ضخامت ناحیه تماس تابع نوع و اندازه سنگدانه ، نوع سیمان ، نوع مواد افزودنی معدنی - پوزولان ها - ، نسبت آب به سیمان و سن بتن می باشد . معمولا ضخامت ناحیه تماس بین۰۰۱-۰۵ میلیمتر در نظر گرفته می شود]
بسیاری از رفتارهای بتن به دلیل وجود ناحیه تماس است . بتن در کشش به صورت ترد عمل می کند ، اما در فشار ، نسبتا انعطاف پذیر است. . اجزای بتن تحت فشار بصورت الاستیک باقی می مانند ، اما رفتار بتن در کشش غیر الاستیک است . نفوذ پذیری بتن از نفوذ پذیری خمیر سیمان بیشتر است
در منطقه تماس بلورهای بزرگ هیدرو کسید کلسیم ca - OH - 2 و اترینگایت بیشتر از خمیر سیمان است . چسبندگی بین محصولات هیدراتاسیون و سنگدانه توسط نیروی جاذبه واندروالس تامین می شود.
از آنجا که بلورهای هیدروکسید کلسیم کامل و بزرگ می باشند . بنابراین چسبندگی بین بلورها و سطح الیاف یا سنگدانه ها در حد کم است . در حالیکه در خود خمیر سیمان به دلیل وجود بلورهای ناقص C-S-H مقاومت بیشتر از ناحیه تماس است . زیرا هر چه بلورها کوچکتر و ناقص تر باشند ، سطح تماس بین محصولات بیشتر می شود و نیروی جاذبه واندروالس افزایش می یابد
تخلخل در ناحیه تماس بیشتر از خود خمیر سیمان است . همچنین ریز ترک ها در ناحیه تماس در حد قابل توجه هستند . همانطور که قبلا ذکر گردید وجود بلورهای بزرگ هیدرو کسید کلسیم در لایه مرزی مهمترین علت ضعف این منطقه می باشد . دوده سیلیسی باعث تغییر میکرو ساختار ناحیه تماس می شود . این تغییر به دلیل جلوگیری از رشد بلورهای هیدروکسید کلسیم و اثر فیلری ذرات ریز دوده سیلیسی است
تحقیقات صورت گرفته توسط Goldman ، Bentur و همچنین Toutanji و EL-Korchi بیانگر تاثیر مثبت دوده سیلیسی بر ساختار ناحیه تماس است . اما بر عکس یافته های Drawin و همکاران او نشان می دهد که مقاومت پیوستگی مخلوط های حاوی دوده سیلیسی کمتر است و این کاهش مقاومت به دلیل وجود دوده سیلیسی و کاهش بلورهای هیدرو کسید کلسیم می باشد .
تحقیقات فراوانی در مورد اثر دوده سیلیسی بر ساختار ناحیه تماس صورت گرفته است که نتایج متفاوتی را هم درپی داشته است]۱[با توجه به اینکه تحقیقات ذکر شده و تحقیقات دیگری که انجام شده است ، غالبا از طریق مقایسه نتایج آزمایشهای کششی و فشاری و مقاومت خستگی بوده است ]۱[ و مطالعه مستقیمی بر روی میکرو ساختار ناحیه تماس صورت نگرفته لذا در این تحقیق ، این بررسی از طریق مقایسه نتایج آزمایش خمشی و عکس های دستگاه S.E.M انجام می پذیرد.
۲- برنامه آزمایشگاهی
هدف این برنامه آزمایشگاهی ، مطالعه و بررسی تاثیر دوده سیلیسی بر ساختار ناحیه تماس خمیر سیمان با الیاف و سنگدانه ها می باشد که بدین منظور چهار نوع مخلوط شامل :
۱- بتن معمولی ۲- بتن حاوی دوده سیلیسی ۳- بتن الیافی
۴- بتن الیافی حاوی دوده سیلیسی انتخاب شدند و تحت آزمایش مقاومت خمشی قرار گرفتند و سپس مطالعاتی بر روی مقاطع شکسته شده آنها صورت گرفت.
طرح اختلاط نمونه های بتنی به روش BS و بر اساس مقاومت مشخصه ۸۲ روزه ۰۴ مگاپاسگال صورت گرفت که بصورت جدول - ۱ - می باشد :
۲-۱- سنگدانه
سنگدانه مصرفی از نوع شکسته و اندازه حداکثر ریز دانه ۵۷/۴ میلیمتر و اندازه دشت دانه در محدوده ۰۱-۸ میلیمتر بودند .
۲-۲- پوزولان و سیمان
سیمان مصرفی از نوع پرتلند معمولی و آب مورد استفاده آب آشامیدنی بود . پوزولان مورد استفاده دوده سیلیسی - ساخت کارخانه ازنا - بود که به مقدار ۰۱ در صد وزنی سیمان جایگزین شد . در مخلوطهای حاوی دوده سیلیسی از فوق روان کننده ملامین – لیگونات – سولفونات ۰۲۵ و به مقدار ۵/۱ در صد وزنی سیمان استفاده شده است.
۲-۳- الیاف فولادی
الیاف فولادی مورد استفاده از نوع۰۰۱/۸۳/۲۳ موجدار می باشند که دارای مقاومت کششی ۸۲۸ -۰۹۶ مگا پاسگال بودند.
۲-۴- نوع مخلوطها
مشخصات مخلوطهای بتن مورد آزمایش در جدول - ۲ - آمده است.
جدول ۲ مشخصات مخلوطها
